混合式教學在非機械類專業工程圖學課程中的探索與實踐

李海燕 鄭敏 魏興春 董赟 陳衛華

[摘 要] 《國家教育事業發展“十三五”規劃》明確提出要“鼓勵教師利用信息技術提升教學水平、創新教學模式，利用翻轉課堂、混合式教學等多種方式用好優質數字資源。”采用系統化的教學設計模型，基于翻轉課堂針對非機械類專業工程圖學課程開展混合式教學，分別在兩個學期對兩個不同的班級進行試驗，結果表明，混合式教學促進了學生自主學習的積極性，培養了學生自主解決問題的能力，拓寬了學生的知識面，提高了教學質量，為創新人才的培養打下了良好的基礎;同時，為其他課程混合式教學的順利進行提供了借鑒。

[關鍵詞] 混合式教學;教學設計模型;翻轉課堂

《國家教育事業發展“十三五”規劃》明確提出要“鼓勵教師利用信息技術提升教學水平、創新教學模式，利用翻轉課堂、混合式教學等多種方式用好優質數字資源。”可見，目前單純傳統教學或網絡教學方式已經不能滿足新時代教學的需求。一方面，隨著現代技術的發展，學生獲取知識的途徑超前于教師傳統課堂教學內容，能夠從網絡上獲取更多的學習內容;另一方面，應用型、創新型人才的培養是當下高等教育培養的目標，對于大面積擴招學生的本科院校，無疑是一種挑戰。而工程圖學課程是一門工程技術基礎課，具有空間想象力，能夠閱讀和繪制工程圖樣是本課程的課程目標，同時學生應該具備計算機繪制圖樣的能力。因此，對工程圖學課程教學改革勢在必行。

相比單純網絡教學和傳統教學，我團隊選擇了混合式教學。關于混合式教學的定義，不同的專家有不同的認識。國外一些專家認為，混合式學習是一種將面授教學與基于技術媒介的教學相互結合而構成的學習環境[1]，是技術、場所、教學方法的多方面融合，不僅僅是教學組織形式的結合[2]。國內教育界何克抗教授認為，混合式學習就是把傳統教學方式和網絡化教學方式結合起來[3，4]。筆者認為，混合式教學是對傳統教學和網絡化教學的超越和提升，既要發揮教師引導、啟發、監控教學過程的作用，同時又要充分調動學生學習的積極性、主動性和創造性;不僅是教學手段，教學方法、教學組織形式的混合，也是教學內容等的混合，應該在恰當的時間地點，應用合適的學習技術學習應該具備的技能，達到最好的學習目標和學習效果[5]。

我校工程圖學課程[6]根據專業的不同，分為機械類、近機械類和非機械類專業課程，機械類課程設置學時較多，分兩個學期實施;近機械類課程在機械類基礎上刪減部分內容，也分兩個學期進行;而非機械類課程在一個學期完成，要求學生能夠閱讀和繪制簡單的機械圖樣，會使用計算機繪制簡單圖樣即可。基于以上考慮，在學校政策的支持下，我團隊決定對非機械類專業小班授課班級進行試點，若試點成功，再進行推廣到近機械類和機械類專業以至于大班授課班級。因此在2017秋季學期和2018秋季學期分別選擇自動化卓越班和食品科學工程班進行試點。

一、混合式教學設計模型的建立

混合式教學強調以學生為中心，學生以自主學習和合作探究的學習方式參與到真實問題解決的實踐活動中，通過教師的協助和指導來完成的一種教學方式。認知科學家通過試驗證明，主動學習是促進知識由短期記憶轉化為長期記憶的最佳方式，這正好與中國近代教育家陳鶴琴先生“做中教，做中學，做中求進步”的教學方法論[7]相吻合。Merrill[8]提出了以問題為中心的“首要教學原理”，認為當學生解決真實世界中的問題時，其學習會得到促進。布魯姆曾經提出過掌握學習理論，就是說只要給予足夠的時間和適當的教學，幾乎所有的學生對幾乎所有的內容都可以達到掌握的程度[9];同時布魯姆[ 10 ]將認知過程的維度分為六個層次：記憶、理解、應用、分析、評價和創造[ 11 ]，記憶、理解為知識的淺層學習，而應用、分析、評價和創造則是思維的高階活動，也正是現代大學生為適應社會需求應該具備的能力。由此可見，以上這些理論的提出與混合式教學的理念是完全吻合的，因此，參照這些理論，結合本校學生的實際情況，建立了適合我校學生的混合式教學模型。

本文采用系統化的教學設計模型[ 12 ]（ADDIE），它是一種能夠體現通用教學設計特征，涵蓋教學設計過程核心步驟的一種設計模型，可分為分析、設計、開發、實施和評價五個步驟，如圖1所示。這五個階段既強調序列性特征，具有很強的步驟化程序和可操作性，又凸顯教學的內省循環特征，相互協同，不斷調整、矯正和完善，閉環式螺旋提升教學質量，能夠促進教學不斷優化。

（一）分析階段

分析階段的內容主要包括教學對象分析、教學內容分析和教學環境分析。本次教學對象涉及大學一年級學生，初次實踐選擇的是基礎相對扎實的我校自動化專業紅柳卓越班和紅柳基地班學生，這些學生有較好的學習主動性，對知識的渴求相對強烈，能夠很好地配合老師完成目標任務。與第一次實踐相比，第二次實踐選擇的是歷年成績較差的生物工程和食品科學專業學生，學生的學習主動性較差，需要老師督促才能完成布置的任務。關于教學內容，根據大綱要求，學生需要掌握畫法幾何基本知識、機械制圖基本知識和運用繪圖軟件繪制簡單的機械圖樣等知識點，本文教學設計就是圍繞這些知識點開展的。混合式教學環境主要包括網絡數字化學習環境和課堂教學活動環境，學生網絡學習使用超星泛雅網絡學習平臺在移動設備手機上進行，課堂教學活動是基于翻轉課堂進行設計的，根據教學內容以及學生對知識點的掌握程度，教學活動場所靈活安排，教室、自習室、機房、實驗室等地點。

（二）設計階段

教學設計包括教學目標與重難點的設計、教學媒體選擇和教學策略設計、教學過程與教學資源設計等方面，是混合式教學實施的關鍵所在。進行教學設計之前，首先應該將知識點進行重構、重新梳理，將知識點分離出來，結合教學目標作出相應的教學方法、教學手段以及教學過程設計的選擇。在兩次實驗過程中，對知識點的碎片化沒有作過多的調整，只是針對不同層次的學生作了教學方法及手段的調整，相應教學過程也作了不同程度的調整。

（三）開發階段

開發階段重在選擇合適的教學平臺，制作生成自主學習任務單和以微視頻為核心的在線配套課程資源的建設，為混合式教學過程課前學習提供了有力的保障。本研究基于超星泛雅教學平臺，將設計好的任務單以及在線配套課程資源上傳到該平臺，學生可以登錄自己的用戶名和密碼，觀看學習網絡資源，同時還可以和同學老師進行討論交流，促進了學生自主學習的能力和創新能力，同時，對學生協作完成任務的能力也有所幫助。

（四）實施階段

實施階段是混合式教學成功的關鍵因素，教師通過合適的教學手段，使學生最大化的掌握知識點的過程。本研究是基于翻轉課堂的混合式教學，因此，教學過程分為課前、課中和課后三個階段。

（五）評價階段

混合式教學實施成敗取決于評價[ 13，14 ]階段。本次研究通過過程評價和總結評價共同體現。過程評價包括混合式教學實施過程中對學生的監控（包括到課情況、視頻觀看情況、預習題目的學習和單元測試等）、問卷調查以及訪談等形式，總結評價包括學生期末考試成績、知識應用能力等體現。

二、混合式教學實施過程

混合式教學實施階段是混合式教學成敗的關鍵，本混合式教學的實施是基于翻轉課堂[ 15，16 ]進行的，因此，整個實施過程按照時間進程可分為課前、課中和課后環節，按照上課空間可分為線上、線下環節。具體實施過程如圖2所示。

（一）課前

教師在課前要準備大量的教學資源，包括微視頻的錄制以及制作，電子課件、配套測試題目以及擴展資源。其中，微視頻是教學資源的核心內容，因此，按照教學目標要求，將每一章節內容分成幾個知識點，每個知識點視頻講解時間為8～10分鐘，視頻錄制使用Camtasia Studio 8.0軟件，畫面清晰，方便后期制作。電子課件是與視頻講解相對應的，上傳到教學平臺上方便學生下載學習，討論交流。配套測試題目是檢驗學生觀看視頻的效果必備的教學資源，題目不宜太難，學生通過觀看視頻完全可以解決的問題，激發學生學習的興趣。擴展資源在選擇是一定要與本節內容相關，讓學生了解本節所學知識有何用處，最好是實際聯系緊密相關的，它能夠開闊學生的視野，提升學生的創新思維和創新能力。

資源準備就緒后，教師要對學生作相應的引導，為學生布置任務，學生通過視頻學習完成任務，這一階段，學生是線上學習。通常情況下，學生只看視頻，比較盲目，對問題的理解不夠深刻，結合教師布置的任務觀看視頻，有一定的目的性，能夠找出問題的關鍵所在，從而主動尋求解決問題的辦法，加深對問題的理解，也為課中討論探究問題的深度奠定了基礎。

（二）課中

課中即為課堂教學，本階段的學習實行線下教學，教師在開始上課時給出學生線下學習內容的綜合題目，本環節旨在檢測學生線下學習效果，鍛煉學生獨自思考問題的能力、語言表達能力和團隊協作的精神。

混合式課堂教學主要解決的是學生線上學習遇到的問題，對本節重點難點知識點的強化，因此，本環節需要根據學生課前反應的問題以及重難點知識準備課堂資料。通常情況下，對個別問題在線上直接個別輔導，對共性問題設置一些討論題目，分組討論，課堂討論10分鐘，然后每組派一位代表分享討論結果，教師點評，總結講解，課堂結束布置相關課后習題，鞏固重難點知識。

（三）課后

課后對本節課進行總結，學生需提交相應的作業，分電子版和紙質版兩種，教師對知識掌握相對薄弱的學生針對性輔導，輔導方法是多方位的，可以通過QQ、微信或網絡教學平臺在線輔導，能夠及時解決學生所遇到的問題。在每一章結束之后，學生要對本章所學內容利用思維導圖進行總結，這是本次混合式教學的一大創新之處，隨后有在線單元測試，學生可以通過考試檢測本章學習效果。考試成績低于60分的提醒學生復習本章學習內容，5天之后重新進行測試，直到掌握本章所學內容為止。

三、混合式教學的評價與效果

混合式教學實驗第一輪試點2017秋季學期自動化卓越班，第二輪試點2018秋季學期食品科學工程班。經過兩輪混合式教學的實驗，教學效果良好，贏得了學校專家的一致好評，并且受到學生的歡迎。

（一）學生學習成績評定體系

傳統教學學生上報成績是由平時成績（出勤和紙質作業）和卷面成績加權得到，而混合式教學上報成績是由平時成績（出勤、電子和紙質作業、視頻學習時長）、課堂表現（課堂討論、課堂測試和課堂表現）和卷面成績加權得到，如表1所示。由表中所列內容可見，傳統教學考核相對簡單，考核內容較單純，而混合式教學注重學生學習過程的考核，考核內容較全面。兩種教學都對學生卷面成績進行考核，對普通班和實驗班使用同一套試卷。

（二）學生成績分析

由于混合式教學和傳統教學對學生考察的試卷都是同一套試卷，因此，分析對比兩種教學方式的教學效果應該按照卷面成績進行分析。

圖3為2017年秋季成績與2018年秋季成績對比圖，圖中分別列出了每個分數段實驗班成績百分比和其他所有班平均成績百分比，從圖中可以發現，兩次實驗班成績在高分段（≥90，80～89）都遠遠超過其他班平均成績，其他班平均成績分數段主要集中在60～79之間，另外，實驗班不及格的同學所占比重也比其他班要少甚至沒有。可見，采用混合式教學，一方面，可以提高高分占比率，優秀學生將變得更加優秀，降低不及格率;另一方面，能夠起到促進學習的作用，使得整體平均成績提高一個檔次。

兩次實驗成績對比，也是存在很大的差異性的。2017年實驗班選的是非機械類專業中歷年制圖成績較好的學生，而2018年選的是在非機械類專業中以往制圖成績最差的學生。從圖中可以看出，2017年實驗班成績明顯高于2018年實驗班。因此，不同專業、不同基礎、不同背景、不同環境下的學生對知識的領悟程度是存在差異的，2017年實驗班同學無論從基礎知識的扎實程度還是學習的主動性上都要優于2018年實驗班同學，這也從另一個側面反映了學習主動性對學生學習的重要性。總之，從成績上分析，混合式教學模式優于傳統教學模式。

（三）教學效果評價

1.專家評價情況。順應課程改革的潮流，我校最近兩年共開設上百門次混合式教學，在課程實施過程中，每門課程負責老師會不定期地分享心得體會，我們團隊的分享受到同行專家的高度贊揚，同時，督導專家對我團隊的杰出表現也給予了肯定，并在學期末評估中給出了高分。

2.學生問卷調查及評教情況。我團隊分別對2017和2018實驗班學生在課程一開始實行、課程進行一半和課程結課后分別進行三次問卷調查[ 17 ]，經統計，課程一開始問卷中有一半以上的學生不喜歡這種形式的上課方式，理由是感覺傳統教學中，老師灌輸式學習，不需要自己去總結、調理比較清晰;而在中期調查中發現有90%以上的學生喜歡這種教學方式，原因是之前學過的知識點可以隨時回放，做到隨時隨地復習;另外，對新知識的預習較扎實，能夠做到帶著問題去上課，更加有效地利用時間。在課程結束后的調查中，基本上99%的學生寫下了對這種教學方法的感激之情。有一些優秀的學生寫下了這門課通過這種教學方式激發了他的學習興趣，拓寬了他的視野，同時取得了優秀的成績，是不可多得好方法;也有一些空間想象力稍差的學生說如果不是這種教學方法，他可能會考試不及格，非常感謝這門課的教學方法給了他學習的動力。

根據調查結果顯示，學生由一開始不了解這種方法而有抵觸心理，隨著時間的推移，逐漸理解這種方法后，開始喜歡，到后來看到成績之后滿懷感激。從這一系列學生的心理變化分析，兩輪教學實踐還是深受學生歡迎的。

隨之在2017秋季學期結束后的評教中，全校50門混合式教學試點課中，我團隊獲得92.25分，比平均成績90.993高出一個多百分點。

四、結論

本文采用系統化的教學設計模型，基于翻轉課堂開展的混合式教學是我校工程圖學教學改革的一大重要舉措，與傳統教學相比，不僅以學生為主，提高了學生自主學習的積極性，拓寬了學生的知識面，而且還提升了學生解決實際問題的能力，同時還提高了教學質量，受到了學生的歡迎。本次小班試驗為以后大班制的混合式教學提供了一些經驗，同時為同行實行混合式教學提供了借鑒。

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